用户对车载屏幕的需求日益增长,车载信息娱乐系统正在不断升级。尽管目前正在向大屏化、多屏化发展,但传统电子屏幕已经暴露出三大问题:屏幕画面对驾驶者的干扰强、易受自然光干扰以及视距近,导致用眼疲劳。针对这些问题,车载光场屏技术诞生了,它打破了传统车载屏幕的限制,可有效防止驾驶者受到干扰,还拥有抗光干扰强、视距远的优势。
车载光场屏的核心技术主要体现在空间光学系统设计、光学部件以及图像处理算法这三方面。空间光学系统设计实现远距成像,打造图像拉远放大的效果。根据光场折叠技术原理,当光线发生折射或反射时,可以增加视距。利用这一原理,空间光学系统设计了多次反射。光线从像源屏出发,第一次抵达屏幕后反射到高精度曲面镜,随后曲面镜将光线反射,第二次抵达屏幕,最后穿过屏幕抵达人眼。这一设计可以使视距达到3m左右,可以缓解眼睛干涩疲劳和散光的问题,并降低儿童近视的风险。光场屏还可降低对驾驶者的干扰。由于用户看到的是经过反射的虚像,意味着处于正位的人才能正常观看画面,超过观看角度20度以上就无法看到完整图像。
在该系统中,光学部件对画面的影响很大,它们主要由准直像源屏、高精度曲面镜、透反屏幕和偏振膜材组成,保证整体画面清晰明亮,观看体验良好,并展现出较强的抗光干扰能力。准直像源屏对光线进行准直和高亮处理,并对光束发散角度进行控制,降低杂散光的影响。曲面镜的反射率则是影响观感的关键因素,合适的反射率可以让视距更远,图像更大,观看体验更佳。在光线抵达屏幕和偏振膜材时,偏振膜材的多个保护层,例如防眩光保护层、防反射外保护层和补偿内保护层等,将起到消除光晕,防止炫光的作用。
图像处理算法负责消除畸变,防止图像失真。由于光场屏的光学系统中包含曲面镜,光线在反射过程中无法保持平行,导致画面畸变。因此,图像处理算法对每帧图像都进行畸变矫正处理,图像光线被曲面屏反射时,与畸变效果相抵消,最终显示出平整的画面。
目前的车载光场屏相较于传统屏幕拥有较大优势,但尚未成熟,仍需发展。目前放置在椅背和头枕区域的光场屏尺寸还不够小,不便于配置上车,遭遇碰撞事故时也会对乘客的安全造成较高的负面影响。光场屏的空间光学系统设计和曲面镜的反射率也还没有达到最佳,观看体验有升级空间。针对上述问题,车规级全息光学元件(主要为具有透镜作用的感光薄膜)正在研发中,未来将应用于光场屏中,可以缩小整机体积。同时,对光场屏的设计和实验仍在持续进行,助力技术升级。